低場核磁中的自由水與結(jié)合水

什么是自由水與結(jié)合水？

自由水又稱體相水，滯留水，不被細(xì)胞內(nèi)膠體顆粒或大分子所吸附、能自由移動(dòng)、并起溶劑作用的水。結(jié)合水是指在細(xì)胞內(nèi)與其他物質(zhì)結(jié)合在一起的水。水是極性分子，氧側(cè)帶部分負(fù)電荷，氫側(cè)帶部分正電荷，因此水分子很容易與其他極性分子間形成氫鍵。如氨基、竣基、羥基等均可與水結(jié)合，成為結(jié)合水。所有結(jié)合水不再能溶解其他物質(zhì)，較難流動(dòng)。

自由水是指在生物體內(nèi)或細(xì)胞內(nèi)可以自由流動(dòng)的水，是良好的溶劑和運(yùn)輸工具。如人和動(dòng)物血液中含水83%,多為自由水，可把營養(yǎng)物質(zhì)輸送到各個(gè)細(xì)胞,又把細(xì)胞產(chǎn)生的代謝廢物運(yùn)到排泄器官。它的數(shù)量制約著細(xì)胞的代謝強(qiáng)度。如呼吸速度、光合速度、生長速度等。自由水占總含水量百分比越大則代謝越旺盛。

心肌含水79%,與血液含水量相差不多，但所含的水均為結(jié)合水，故呈堅(jiān)實(shí)的形態(tài)。結(jié)合水不參與代謝作用，然而植物中結(jié)合水的含量與植物抗性大小有密切關(guān)系。即使干燥的成熟種子也保持約25%左右的水即結(jié)合水，這時(shí)原生質(zhì)呈半凝固的凝膠狀態(tài)，生理活性降到蕞低程度，但原生質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)還可以保持并可 抵抗干旱和寒冷等不良環(huán)境。

自由水和結(jié)合水的區(qū)分不是絕對的，兩者在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如血液凝固時(shí)，自由水就變成了結(jié)合水。

低場核磁中的自由水與結(jié)合水基本原理：

低場核磁也叫時(shí)域核磁，用于測試分子與分子之間的動(dòng)力學(xué)信息，例如用低場核磁共振測自由水結(jié)合水。自由水與結(jié)合水中H所處的狀態(tài)不同，水分子的運(yùn)動(dòng)性差異很大，對應(yīng)的弛豫時(shí)間差別也非常大，通過低場核磁共振技術(shù)可以靈敏地檢測自由水結(jié)合水。一般自由水對應(yīng)的弛豫時(shí)間長，結(jié)合水對應(yīng)的弛豫時(shí)間短。

低場核磁共振設(shè)備主要是檢測樣品中的H質(zhì)子。將樣品放入磁場中之后，通過發(fā)射一定頻率的射頻脈沖，使H質(zhì)子發(fā)生共振，H質(zhì)子吸收射頻脈沖能量。當(dāng)射頻脈沖結(jié)束之后，H質(zhì)子會(huì)將所吸收的射頻能量釋放出來，通過的線圈就可以檢測到H質(zhì)子釋放能量的過程，這也就是核磁共振信號。對于性質(zhì)不同的樣品，其能量釋放的快慢是不同的，通過這些信號差別就可以尋找規(guī)律，研究樣品內(nèi)部性質(zhì)。